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Kopiersystem
Die Erfindung betrifft Steuersysteme für Nachformmaschinen, insbesondere Kopiersteuersysteme für Portal-Brennschneidmaschinen.
Es sind den Rand einer Kontrastlinie verfolgende Kopiersysteme bekannt, die einen Photogeber mit einer Einrichtung zur Kreisabtastung der Linie der zu kopierenden Kontur und einen an ihn angeschalteten Signalformer enthalten, an dessen einem Ausgang das Signal dem Übergang des Abtastlichtstrahls auf die Kontrastlinie der Kontur, beispielsweise auf eine "schwarze" Linie, und an dessen zweitem Ausgang dem Austritt des Abtastlichtstrahls auf das Feld der zu kopierenden Kontur entspricht. Hiebei wird abhängig von der Umlaufrichtung der zu kopierenden Kontur jeweils einer dieser Ausgänge durch einen Umschalter an Eingänge von das Steuersignal für die Verschiebung des Photogebers erzeugende Umsetzer (s. beispielsweise die brit. Patentschrift Nr. 902, 421) angeschlossen.
Die Nachteile der bekannten Kopiersysteme bestehen in einer geringen Stabilität ihrer Kopiergenauigkeit sowie in der Verschiebung der Laufbahn von Photogeber und Werkzeug bei einer Änderung der Umlaufrichtung der Kopierung. Dies geschieht infolge eines Fehlers beim Formen der Steuersignale aus einem dem Pegel nach instabilen Signal des Photogebers. Die Instabilität des Signalpegels beim Photogeber hängt mit lichtelektrischen Eigenschaften von Zeichnung, Photogeber, Beleuchtungsgerät usw. zusammen.
Zweck der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kopiergenauigkeit bei instabilen elektrischen Parametern des Signals vom Photo geber zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem den Rand der Kontrastlinie der zu kopierenden Kontur verfolgenden Kopiersystem, das einen Photogeber mit einer Einrichtung zur Kreisabtastung der Kontrastlinie der zu kopierenden Kontur und einen an diesen angeschlossenen Signalformer aufweist, an dessen einem Ausgang das Signal dem Übergang des Abtaststrahls auf die Kontrastlinie der Kontur, beispielsweise eine "schwarze" Linie, und an dessen zweitem Ausgang dem Austritt des Abtaststrahls auf das Feld der zu kopierenden Kontur entspricht, wobei in Abhängigkeit von der Umlaufrichtung der zu kopierenden Kontur jeweils einer dieser Ausgänge durch einen Umschalter an Eingänge von das Steuersignal zur Verschiebung des Photogebers nach jeder Koordinate formende Umsetzer angeschaltet ist,
erfindungsgemäss eine Einrichtung zur Impulsverzögerung für die Dauer des Überganges der Apertur des Abtaststrahls über den Kontrastübergang der zu kopierenden Linie vorgesehen ist, deren Eingang an den zweiten Ausgang des Signalformers und deren Ausgang an den Eingang des Umschalters angeschlossen ist.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen veranschaulichten Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt Fig. l ein Gesamtblockschaltbild des Kopiersystems gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Darstellung der Kreisabtastung einer Kontrastlinie und Fig. 3 zeitliche Spannungsverläufe einzelner Systemblöcke gemäss der Erfindung.
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koppelt ist. Der Signalformer --3-- hat zwei Ausgänge-I bzw. II-. In Abhängigkeit von der Umlaufrichtung des Abtaststrahles auf der Kontrastlinie-l-der zu kopierenden Kontur wird jeweils einer dieserAusgänge mittels eines Umschalters -4- an Eingänge von das Steuersignal zur Verschiebung des Photogebers-2-nach jeder Koordinate formende Umsetzer-5 und 6-- angeschaltet.
Im angeführten Beispiel ist ein Zweikoordinaten-Kopiersystem mit zwei Umsetzern dargestellt und beschrieben, von denen der eine ein Signal zur Verschiebung des Photogebers --2- in Richtung der x-Achse und der andere ein Signal für die Verschiebung in Richtung der y-Achse ausbildet.
Das Kopiersystem hat eine Einrichtung --7-- zur Impulsverzögerung für den Zeitabschnitt, in dem die Apertur des Abtastlichtstrahls über den Kontrastübergang der zu kopierenden Linie-l-läuft. Der Eingang dieser Verzögerungseinrichtung --7- ist an einen der Ausgänge des Signalformers --3-- und
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Das Kopiersystem arbeitet wie folgt :
Die einen Kreis mit dem Radius-r-und Zentrum-0-darstellende Apertur-8- (Fig. 2) des Abtaststrahls läuft um das an der Grenze der Kontrastlinie --1-- befindliche Kopierzentrum --O1-- auf einer Kreisbahn --9-- mit dem Radius-R-. Der von der Fläche des Kreises --8- reflektierte Lichtstrom wirkt auf den Photogeber --2-- (Fig. 1) ein.
Nehmen wir an, dass die Kontrastlinie-l-der zu kopierenden Kontur "schwarz" und auf einem weissen Untergrund ausgeführt ist. Wenn sich die Kreisfläche der Apertur --8-- (Fig. 2) des Strahls auf
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wird dieAusgangsspannung des Photogebers-2-amplitudenmoduliert und nimmt bei der Zeitabtastung die Form eines der Verläufe --10',10" oder 10'''-(Fig.3a) an.
Bei den Systemen mit einer Kreisabtastung der Kontrastlinie wird die Verschiebungsgeschwindigkeit des Gebers in Richtung jeder Achse nach der Phasenlage eines bestimmten Punktes eines der Verläufe
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-10', 10", 10"'-- derKontrastlinie-l-.
Beim Kopieren der Kontrastlinie-l-der Kontur im entgegengesetzten Sinn werden diese Geschwindigkeiten nach der Phasenlage eines andern Punktes der Spannungskurve des Photogebers-2bestimmt, der bezüglich des ersten Punktes genau um die halbe Abtastzeit verschoben werden muss.
Die Absonderung der genannten Punkte auf der Spannungskurve des Photogebers --2-- erfolgt durch Formen von Spannungssprüngen in diesen Punkten, die dann entsprechend der Art der verwendeten Umsetzer --5 und 6-- (Fig. l) zum Formen der Steuersignale zur Verschiebung des Photogebers-2-nach jeder Koordinate benutzt werden.
Die Stabilität der Genauigkeit des Kopiersystems hängt in bedeutendem Masse von der Stabilität der Phasengleichheit des erzeugten Spannungssprunges und des charakteristischen Punktes der Ausgangsspannungskurve des Photogebers --2- sowie von einer genauen Einhaltung der Phasenverschiebung der die erwähnten Umsetzer-5 und 6-- bei entgegengesetzten Umlaufrichtungen der Kopierung steuernden Spannungssprünge ab.
In der Regel werden die Spannungssprünge durch Vergrösserung der Steilheit der stufenlosen Abfälle der Ausgangsspannungskurve des Gebers --2- auf einem gewissen konstanten Niveau --11- (Fig. 3a) der"Steilheitszunahme"erzeugt. Dabei bildet der Signalformer-3-die in der Fig. 3b dargestellten Impulse aus.
Bei bekannten Systemen zur Erzeugung dieser Impulse mit einem Impulspausenverhältnis gleich zwei (entsprechend den auf der Kurve um eine halbe Abtastperiode versetzten Punkten) stellt man das Niveau-11- (Fig. 3a) der"Steilheitszunahme"auf den halben Wert der dem "Weisspegel" --12-- ent- sprechenden Maximalspannung ein. Aber inAbhängigkeit vom Reflexionsvermögen des Untergrundes der zu kopierenden Kontur-l-, von der Änderung der Empfindlichkeit des Photogeber-2-, von Schwankungen der Beleuchtungsstärke und von andern Ursachen ändert sich der "Weisspegel" --12 in weiten Grenzen. In einzelnen Fällen kann er den beispielsweise durch das Auflösungsvermögen des Photogebers--2--bedingten"Begrenzungspegel"--13--überschreiten.
Bei einem konstanten Niveau-11-wird infolge der Schwankungen des"Weisspegels"-12-das Impulspausenverhältnis der erzeugten Impulse (Fig. 3b) geändert. Infolgedessen entstehen bei den Span-
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nungssprüngen der Impulse (Fig. 3b, c) Phasenfehler-A und +A in bezugauf die Kurve der Ausgangsspannung --Uc-- des Signals des Photogebers.
Diese Fehler bewirken die Entstehung von Fehlern bei der Ermittlung des Geschwindigkeitsverhältnisses für die Verschiebung des Gebers (und folglich auch des Werkzeuges) nach jeder Koordinate bei der Kreuzung des Randes der Kontrastlinie-l- (Fig. 2) der zu kopierenden Kontur durch den Abtaststrahl in Richtung der Kopierung, was eine Verschiebung des Ko-
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-01-- der Kreisbahn -9- inKontrastlinie --1-- bei entgegengesetzten Umlaufrichtungen der zu kopierenden Kontur in entgegengesetzten Richtungen. Der Verschiebungswert dieser Laufbahnen entspricht daher dem Doppelfehler 2 A (p.
Aus dem in der Fig. 3a dargestellten Diagramm erkennt man, dass mit der Annäherung des Ni- veaus --11-- an den "Weisspegel" --12-- die Instabilität der Phasengleichheit der erzeugten Spannungssprünge bezüglich der Ausgangsspannung des Signals des Photogebers ansteigt, während bei der Annäherung des Niveaus-11-der"Steilheitszunahme"an den"Schwarzpegel"-14-diese Instabilität abnimmt. Die minimale Instabilität wird in dem Falle erreicht, wenn die Steilheitserhöhung in den Wendepunkten der Kurve der Spannung --Uc-- auf dem "Schwarzpegel" geschieht. Gegebenenfalls entsteht jedoch ein konstanter Fehler A (P dadurch, dass die Phasenverschiebung der Flanken der erzeugten rechteckigen Spannungsimpulse gegeneinander von der Halbperiode wesentlich abweicht.
Im Ausgang--I-- (Fig. l) des Signalformers --3-- des Photogebers --2-- entsprechen die Kurzzeitimpulse (Fig. 3e) positiven Sprüngen der Rechteckimpulse (Fig. 3c). Indem diese Impulse an den Eingängen der Umsetzer --5 und 6-- (Fig. l) eintreffen, bestimmen sie das Verhältnis der Geschwindigkeiten nach jeder Koordinate bei der Bewegung des Photogebers-2-um die zu kopierende Kontur in einer Richtung.
Hiebei wird die Anfangsphase der Bezugsspannungen Ux = Um cos w t und Uy = Um sin w t, die an die Umsetzer --5 und 6-- und an die mit dem Photogeber-2-gekoppelte Kreisabtastvorrich-
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Kopierzentrum-0Apertur --8-- des Abtastlichtstrahls über den Rand der Kontrastlinie-l-der zu kopierenden Kontur bis zum völligen Austritt des Abtaststrahls auf "weiss". da die Entfernung von dem einem völligen Über-
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Kipprelais ausgeführte Einrichtung --7-- zur Verzögerung eines vom Ausgang --11-- (Fig. 1) des Signalformers --3-- kommenden Impulses (Fig. 3f) geschaltet. Der Verlauf einer dem Ausgang der Verzögerungseinrichtung --7-- entnommenen Spannung ist in der Fig. 3d dargestellt.
Die auf die Eingänge der
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--5sprechen die auf die Eingänge der Antriebe von Photogeber --2-- und Werkzeug (in den Zeichnungen nicht angedeutet) treffenden Steuersignale von den Ausgängen der Umsetzer --5 und 6-- genauer den Verschiebungsgeschwindigkeiten von Geber und Werkzeug nach jeder Koordinate. Dadurch wird unab- hängig von der Umlaufrichtung der Kontur eine höhere Kopiergenauigkeit erreicht.